Способ формирования квазисинусоидального тока в трехфазной нагрузке

(57) Изобретени зовательной тех эовано для пита относится к ке и м. б. и реобрапольравля-,я частотно ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТ(71) .Институт электродинамикиАН УССР, Специальное конструкторско-технологическое бюро Институтаэлектродинамики АН УССР и Киевскийинститут инженеров гражданской авиации им. 60-летия СССР(56) Уланов Е. И. Расчет ВПЧ с ИКпри конечном соотношении частот ком"мутации, модуляции и сети. Преобраэовательная техника. Сборник научныхтрудов, Под ред. докт. техн, наук,проф, Г, В, Грабовецкого. Новоси-лбирск, 1975, с. 36-39.Авторское свидетельство СССРВ 920992, кл, Н 02 Р 13/16, 1980. 54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ КВАЗИСИНУ- ОИДАЛЬНОГО ТОКА В ТРЕХФАЗНОИ НАГРУЗемых злектроприводов переменного то"ка. Цель изобретения - улучшениегармонического состава фазного токанагрузки при регулировании его величины, Формирование напряжения Пи тока на фазной обмотке осуществляется путем подключения с помощью ключей обмоток двигателя между линейными и нулевым проводами трехфазнойпитающей сети и дополнительных коротких замыканий этих обмоток, Контролируют с помощью датчиков максимальные и минимальные мгновенныезначения фазных и нелинейных напряжений питающей сети и формируют дляуправления ключами четыре группы последовательностей прямоугольных импульсов, каждую из которых составляют из пятнадцати по числу требуемыхполностью управляемых ключей отдельных последовательностей. При регулировании электродвигателя поочередноподают на управляющие зажимы полностью управляемых ключей импульсыуказанных последовательностей, увеличивая длительность действия импульсов последующей и уменьшая длительности действия импульсов предыдущейпоследовательности, 2 з,п. ф-лы,14 ил.1708 50 последовательности управляющих импульсов второй группы для пятнадцати управ. 55 ляющих ключей; 17 134 последовательностей прямоугольных импульсов, каждую из которых составляют из пятнадцати по числу требуемых полностью управляемых ключей отдельных последовательностей, так, что в первой группе импульсы управления ключами соответствуют следующим логичееким выражениям:1 Х =1 Х =1 Х =1 Х =1 Х =1 Х =1 Х =1 Х =1 й 3 6 Ч 3 11 12 =1 Х =0"9З 1 1 2З В 11 Х -10 -1 Х -1 Хгде 1 Х - 1 Х - последовательности16управляющих импульсовпервой группы для пятнадцати управляемыхключей;У - У - последовательности3прямоугольных импульсов длительностью150 эл, град, следую, щих с частотой управления Я , сдвинутыемежду собой на 120 эл,град,У -У - последовательности1 бпрямоугольных импульсов, аналогичных У -Уз Ф но сдвинутые поотношению к ним на180 эл. град; во второй группе импульсы управления ключами соответствуют следующим логическим выражениям: 2 Х 1 - ЕА+2 А2 Х=(2 +Е +Е )+(ЕА-+2-)2 Х 9 =(ЕА+2 Ь+Ес ) 75+ (2 А+Е В+Е с)2 Х =(Е +Е +Е ) У +(Е-+Е-+2-)14 А В С 6 А В С2 Х 15=УЗ Уб 9где 2 Х -2 Х1 15 последовательностипрямоугольных импуль 18сов на выходах датчиков максимальных(ЕА ЕВф Ес) и минимальных (Ед, 2-, Е с)мгновенных значенийфазных напряжений дляфаз А,В,С питающейсети;в третьей группе импульсы управления 10 ключами соответствуют следующим логическим выражениям: ЗХ,=(2+г) +(г-+2,) у;ЗХ =О;ЗХЗХ,=(Е,+Е;) ,+(г-,+2) У,;ЗХ =0;з %Зх =т где ЗХ 1-3 Х, - последовательностиуправляющих импульсов третьей группыдля пятнадцати управляющих ключей;АВЕ, Е, Е - по следов ат ель ностипрямоугольных импуль.сов на выходах датчиков максимальных(Е, Е, Е,) и минимальн 1 х (Е 7 Е )АВ ВС САмгновенных значенийлинейных напряжениймежду фазами А-В,В-С, С-А питающейсети;затем при регулировании напряжения на нагрузке, при повышении напряже 2ния на нагрузке до -0, где Оч, - фазное напряжение питающей сети, поочередно с более высокой частотой, чем частота управления Я , подают на управляющие зажимы полностью управляемых ключей импульсе первой и второй групп последовательностей, увеличивая длительность действия импуль сов второй и уменьшая длительность действия импульсов первой групп последовательностей, при дальнейшем повышении напряжения от 2334708 19 70 75 20 25 6 У 7 Уу Уг 7 Х 7 Х 5 7 Ха 7 Х, 7 Х 7 Х 777 7 Х 7 Х С7/ 2 гмЗ Б поочередно подают на управляющие зажимы полностью управляемых ключей импульсы второй и третьей групп последовательностей, увеличивая длительность действия импульсов третьей и уменьшая длительность действия импульсов второй групп последовательностей. 2, Способ по п1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения искажений тока нагрузки при регулировании на низких частотах, формируют для управления указанными ключами четвертую группу последовательностей прямоугольных импульсов в соответствии со следующими логическими выражениями:4 Х 4 Х 4 Х+5где 4 Х -4 Х - последовательности1 15управляющих импульсов четвертой группы для 20пятнадцати управляемыхключей;и при регулировании напряжения приповышении его от нуля поочередно подают на управляющие зажимы упомяну-,тых ключей импульсы первой и четвертой групп последовательностей, увеличивая длительность действия импульсов четвертой и уменьшая длительностьдействия импульсов первой групп последовательностей,3. Спбсоб по пп. 1 и 2, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюулучшения,гармонического составакривой тока во всем диапазоне регулирования, переход от режима поочередной подачи на управляющие зажимыключей импульсов первой и четвертойк режиму поочередной подачи импульсов первой и второй групп последовательностей и обратно осуществляютна частотео) , определяемой изВЫХ фсоотношения где аЗ - частота питающей сети,1341708 Р-й)к Р 4 Хг )-л 3 х -Ях Р-й)ха И)х (т-в)х йт-ЯКц Гю-ях ю-з)х,в 5-2.Х Р-г)х), О ДОтз Г -а)х,ос,Ю Ад 2 вс Усл 2 лв 2 вс 2 ся зх, гх, ЗХу И юк зхв джаз Жа зх с 12 "и дх, Ау1341708 % 5 "95 2" 1-й псгцческийЮл Ф и дувалкаи ЮлюРЯ Уб Л-д югиигвгиФиг, О1 13Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к классу систем управления преобразователями частоты с непосредственной связью, и может быть использовано для питания частотно-управляемых .электроприводов переменного тока и спецпотребителей.Целью изобретения является улучшение гармонического состава фазного тока нагрузки при регулировании его величины.На фиг. 1 представлена временная диаграмма для первой группы последовательностей импульсов управления ключами силовой части устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма для второй группы последовательностей импульсов управления на фиг3 - временная диаграмма при поочередной подаче на управляющие зажимы ключей импульсов первой и второй групп последовательностей; на фиг. 4 - временная диаграмма для третьей группы последовательностей импульсов управления; на фиг. 5 - эпюра напряжения на фазной обмотке двигателя при формировании по третьей группе последовательностей импульсов управления; на фиг. 6 - временная диаграмма при поочередной подаче на управляющие зажимы ключей импульсов второй и третьей групп последовательностей; на фиг, 7 - временная диаграмма для четвертой группы последовательностей импульсов управления; на фиг, 8 - временная диаграмма при поочередной подаче на управляющие зажимы ключей импульсов первой и четвертой групп последовательностей; на фиг, 9 - силовая часть и структурная схема блока управления устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 10 - пример выполнения первого и четвертого логических блоков; на фиг. 11 - пример выполнения второго логического блока; на фиг, 12 - пример выполнения третьего логического блока; на фиг. 13 - пример выполнения пятого логического блока; на фиг, 14 - временные диаграммы напряжений на входах и выходах компараторов структурной схемы, изображенной на фиг, 13.Нумерация выходов блока управления соответствует нумерации ключей силовой части устройства. Нумерация выходов отдельных логических блоков 41708 2 соответствует нумерации временныхдиаграмм импульсов на выходах этихблоков.Устройство для реализации способа(фиг. 9) содержит силовую часть, построенную на полностью управляемыхключах 1-15 с двусторонней проводимостью, Одни выводы ключей 1-4, 6-9,11-14 подсоединены к линейным А,В,Си нулевому "0" проводам питающей сети. Другие выводы этих ключей, атакже одни выводы ключей 5,10 и 15для каждой фазы электродвигателя соединены между собой и с выводом егофазной обмотки (16-18), соединеннойс обмотками других фаз, о схеме"звезда". Другие выводы ключей 5,10и 15 соединены с общей точкой "звезды", Блок управления состоит из уп-.равляемого по частоте задающего генератора 19 низкой частоты, распределителя 20 импульсов, соединенногопоследовательно с генератором 19, 25 первого 21, второго 22 и третьего23 компараторов, первые входы которых соединены с источниками перво 11001 ф второго 11 оп и тр тьего 11 зопорных напряжений. Блок управлениявключает также датчики максимальногои минимального мгновенных значенийфазных (24-29) и линейных (30-35)напряжений питающей сети, источник36 постоянного напряжения с регулируемым выходом 37, соединенным с 35управляющим входом задающего генератора 19, В блок управления входиттакже генератор 38 пилообразногонапряжения высокой частоты, последовательно соединенный с выходом 37источника 36 постоянного напряжения,причем выход 39 этого генератора подключен к вторым входам первого 21 ивторого 22 компараторов, Второй входтретьего компаратора 23 поцключен к 45выходу 37 источника 36 постоянногонапряжения.Блок управления содержит такжепять логических блоков 40.-44, причем выходы У, -У распределителя 20импульсов соединены с входами первого 40, третьего 42 и четвертого 43логических блоков, Компараторы 21-23выполнены с выходами 45-50, Выходы2 Еь Ес ЕА, 26 Ес Емр гк, Еа, 5 В Е , Е - датчиков 24-35, а .также вы-.ходы 47 и 48 второго компаратора 22подключены к входам второго логического блока 41, выходы 51-58 которогоподсоединены к входам третьего логического блока 42, Выходы 1 Х, 1 Х,1 Х , 1 Х , 1 Х 1 Х первого логичен-9кого блока 40, выходы 2 Х ЗХ, 2 Х,блока 42, выходы 4 Х , 4 Х , 4 Х, 4 Х4 Х , 4 Х , 4 Х , 4 Х , 4 Х четвертого13 флогического блока 43, а также выходы 45 и 46 первого 21 и выходы 49 и50 третьего 23 компараторов подсоединены к входам пятого логического блока 44, ключи 1-15 которого подключены к управляющим зажимам указанныхключей. Принцип формирования напря 1,жения на фазной обмотке двигателя итока в ней заключается в том, что,замыкая ключи 1-15 силовой части схемы по определенному алгоритму, подключают на фазную обмотку двигателяв одном случае поочередно циклически фазные напряжения питающей сети,реализуя, таким образом, циклическийспособ управления при непосредственном преобразовании частоты, во втором случае на фазную обмотку двигателя подключают ступенчато изменяемые напряжения, равные по абсолютному значению 0,1/3; 1/2; 2/3; 1/2;1/3,0 и т,д, от максимальных и минимальных мгновенных значений фазныхнапряжений, в третьем случае - напря.жения, равные по абсолютному значению 0,1/3; 1/2; 2/3; 1/2; 1/3,0 ит.д. от максимальных и минимальныхмгновенных значений линейных напряже.ний питающей сети. Во втором и третьем случаях реализуетсяинверторныйпринцип формирования выходного напряжения. Таким образом, весь диапазон регулирования разбивают на тризоны. Первая - от нуля до напряжения, определяемого при выходной частотеоЭ, = 0,057 сл) (для совместногорегулирования частоты и напряженияпри частотном управлении электродвигателем), Предельное значение напряжения этой зоны равно 0,0060 , Вторая зона - от 0,047 до 2/ЗБ третья - от 2/ЗП до 2/ЗАЗЫ . Соответственно в каждой из зон формируютсвой алгоритм управления ключами.Рассмотрим суть предлагаемогоспособа по диаграмме (фиг. 1-8) и посиловой части устройства (фиг. 9),реализующего способ, Максимально возможное значениевыходного напряжения при таком управлении может достигнуть величины Ц,.На временных диаграммах (фиг7) приведены импульсы управления четвертойгруппы последовательностей импульсов 4 Х,-4 Х, При этом на интервале35с -с замыкают ключи 3,7 и 11. Кофазным обмоткам 16-18 двигателя подключаются фазные напряжения питающейсети фаз С,В,А соответственно, На40 интервале С-С на фазные обмоткидвигателя с помощью замкнутых ключей 1,8 и 12 подключаются напряженияфаз А,С,В. На интервале 1 -сз ключами 2,6 и 13 к двигателю подключают45напряжения фаз В,А,С, а на интервале- с помощью ключей 3,7 и 11вновь напряжения фаз С,В,А и т,д,В результате на обмотках двигателяформируется напряжение, форма кото 50рого Б для Фазной обмотки 16 показана на фиг, 7, Эта форма образуетсяпутем циклического подключения нагрузки к фазным проводам питающей се.ти. Частота этого напряжения и тока55в обмотке определяется выражением) =Й -ь 3 где Я - частота следоьых ввания импульсов управления в четвертой группе последовательностей импульсов,5 10 15 20 25 В первой зоне выходное напряжение меняется от нуля до 0,0470, . На временных диаграммах (Фиг. 1) приведены импульсы управления первой группы последовательностей импульса 1 Х,-1 Х, для ключей 1-15 (фиг. 9) при нулевом уровне выходного напряжения на фазной обмотке 16 (эпюра 16 на фиг, 1), При этом на интервале замыкают ключи 4,9 и 14, ключи 1-3, 5-8, 10-13 и 15 размыкают, Фазные обмотки 16-18 оказываются закороченными и выходное напряжение равно нулю, На интервале с -С замкнутыми оказываются ключи 5,10 и 15, а ключи 1-4, 6-9, 11-14 - разомкнуты. Обмотки 16-18 вновь закорачивают и выходное напряжение остается равным нулюДалее, как показано на диаграммах фиг. 1, порядок замыкания и размыкания ключей повторяется и напряжение на обмотках остается равным нулю. Попеременное замыкание ключей 4 и 5, 9 и 10, 14 и 15 применяют для того, чтобы более равномерно распределить нагрузку между этими ключами.5 134Для получения промежуточных значений выходного напряжения в первойзоне (0-0,060 ) применяют метод широтно-импульсйого регулирования(ШИР), при котором длительность подключения обмоток двигателя к напряжениям фаз А,В,С сети регулируюттак, что в течение части каждого иэинтервалов (1,-с,., ,-1 ,) обмот. ка оказывается подключенной к одномуиэ указанных фазных напряжений (управление ключами 1-15 осуществляют спомощью четвертой группы последова"тельностей импульсов - временные диаграммы фиг. 7), остальную часть интервала обмотки оказываются закороченными (управление ключами осуществляют с помощью первой группы последовательностей импульсов - временные диаграммы фиг. 1),В результатедиаграммы управления ключами в этойзоне соответствуют Фиг, 8. Здесьвременные диаграммы (1-4)Х в (1-4)Хозначают, что каждая иэ последовательностей импульсов получена иэпервой и четвертой групп последовательностей. Выходное напряжение вэтой зоне показано эпюрой 0,6, Здесьчасть 59 интервала-г., соответствует подключению обмотки 16 к напряжению Фазы С питающей сети (диаграммауправления ключаря по четвертойгруппе последовательностей - фиг, 7),в течение другой части 60 этого интервала обмотка 16 эакорачивается(диаграмма управления ключами попервой группе последовательностей -фиг. 1). В дальнейшем аналогично:во время пауз, когда напряжение наобмотке равно нулю, ключи 1-15 управляются по диаграммам первой группы последовательностей импульсов(Фиг, 1), во время импульсов, когдак фазным обмоткам двигателя прикладываются напряжения Б Фаз А,В,Спитающей сети, ключи 1-15 управляются по.диаграммам четвертой группыпоследовательностей импульсов(фиг. 7),Верхняя граница зоны выбрана почастоте в соответствии с соотношением о 3 , = 0,047 о). Оно получено изследующих соображений. При Формировании напряжения на обмотке двигателя и тока в ней в первой зоне ближайшие к основной гармоники, вызывающие значительный нагрев двигателя,имеют частотысд +2 Я и 4 Я-ь 3 и амплитуды 1/2 и 1/4 соответственно от 1708 6амплитуды первой гармоники, Во второй зоне, где переключения ключейосуществляют по инверторному способу, ближайшие к основной гармоникиимеют частоты 11 сд, и 13 сд, и амплитуды 1/11 и 1/1 3 соответственноот амплитуды первой гармоники, гдесд - частота основной гармоники, Равенствоо 3 ы = 0,06 а) получено иэ 10 условия минимума потерь мощности отвысших гармоник на границе переходаиз первой по вторую зоны.На верхней границе второй зонывыходное напряжение достигает зна 2чения -У, (эпюра Бна фиг, 2), Навременных диаграммах (Фиг. 2) приведены импульсы управления второйгруппой последовательностей импуль сов 2 Х -2 Х . Здесь же привеДены пря 15моугольные импульсы на выходах датчиков наибольших (Ед, Е , Е ) и наименьших (Е, Е-, Е-) Фазных напряжений питающей сети, При этом на интерва 25 ле , - замыкают ключи 4,7 и 14.Так как на этом интервале действует,минимальное мгновенное значение Фаз;ного напряжения фазы В (2- =1), тона обмотке 16 появляется йоложительное напряжение, равное П, Это по 13лучается вследствие параллельногоподключения с помощью ключей 4 и 14обмоток 16 и 18 к нулевому проводу 35 и фазной обмотки 17 с помощью клю"ча 7 - к линейному проводу фазы В.В результате напряжение фазы В делится между обмоткой 17 и параллель 1но соединенными обмотками 16 и 18 40 в отношении 2/3 : 1/3Поэтому наобмотке 16 выделяется напряжение,1. равное -Б положительной относитель,но общей точки звезды полярности. ,15 На интервале с - также действует2минимальное мгновенное значение Фазного напряжения Фазы В (Е-=1), приэтом замыкают ключи 4,7 и 15. В результате фазное напряжение фазы В 50 делится пополам между обмотками 16и 17, т.е. на обмотке 16 выделяетсяположительное напряжение, равное1-Б, (обмотка 18 закорачивается клю 255 чом 15), На интервале 1 -С действует максимальное напряжение фазы А(Е 1 ) При этом замыкаются ключи 1 р9 Й 14, в результате чего обмотки17 и 18 параллельно подключаются к7 13нулевому проводу, а обмотка 16 - кфазному проводу фазы А. Поэтому напряжение У фазы А делится междуобмоткой 16 и параллельно соединенными обмотками 17 и 18 в отношении2/3 : 1/3, и на, обмотке 16 выделяет 2ся напряжение равное -Б положиУ3тельной полярности. Далее на интервале С -С в результате замыканияключей 1,10 и 14 на обмотке 16 выделяется напряжение положительнойполярности равное по величине1-Б , потом снова на интервале-г.1напряжение, равное -Б . На интервале с -с в результате замыканияключей 5,9 и 13 обмотка 16 закорачивается ключом 5 и напряжение на нейоказывается равным нулю, Далее наинтервале С -С аналогичным замыка"6 7нием ключей с учетом сигналов навыходах ЕА, Еб, гсь ЕА 1 Е 5 Е; датчиков на обмотке 16 формируется напряжение отрицательной полярности,по числу ступенек и по величине напряжения повторяющее положительнуюполуволну и т,д,41708 10 15 управляются о диаграммам первойгруппы последовательностей импульсов (фиг. 1), во время импульсов,когда на обмотках двигателя появля ются напряжения различной величины,ключи 1-15 управляются по диаграммам второй группы последовательностей импульсов (фиг, 2)В третьейзоне выходное напряжение меняется 25 2 2 гот -Б до - ц 311, т.е. до -Б гделинейное напряжение между фазами, На временных диаграммах (фиг. 4)приведены импульсы управления тре тьей группы последовательностей импульсов ЗХ -ЗХ для ключей 1-1515(фиг9), при которых достигаетсяверхняя граница третьей эоны регулирования напряжения (эпюра Б 1 35 на фиг. 5). При этом на интервалес -с замыкают ключи 3,7 и 13; таккак на этом интервале действует минимальное мгновенное значение линейного напряжения между фазами В и С 40 (Ебс =1), то на обмотке 16 появляется1положительное напряжение, равное-У,.Это получается вследствие параллельного подключения с помощью ключей.45 3 и 13 обмоток 16 и 18 к фазному проводу Фазы С и обмотки 17 с помощьюключа 7 - к фазному проводу фазы В.В результате линейное напряжение Ц,между фазами В и С делится между.обмоткой 17 и параллельно соединенными обмотками 16 и 18 в отношении2/3 : 1/3. Поэтому на обмотке 16 ивыделяется напряжение, равное-Б положительной относительно общей 55 3точки "звезды" полярности. На интервале с-с замыкают ключи 1,7 и 15.На этом интервале действует максимальное мгновенное значение линейноДля получения промежуточных значений выходного напряжения во вто 2рой зоне (О 060 - -Б ) также исполь 3 Рзуют метод ШИР, при котором длительность подключения обмоток двигателя к напряжениям фаз А,В,С сети регулируется так, что в течение каждого из интервалов-Т, С - часть .интервала обмотки оказывается подключенной к одному из указанных фазных напряжений (управление ключами 1- 15 осуществляют с помощью второй группы последовательностей импульсов - временные диаграммы фиг. 2), остальную. часть интервала обмотки оказываются закороченными (управление ключами осуществляют с помощью первой группы последовательностей импульсов - временные диаграммы фиг. 1), В результате диаграммы управления ключа-ми в этой зоне соответствуют фиг, 3, где временные диаграммы (1-, 2)Х- (1-2)Х означают, что каждая из последовательностей импульсов получена " на первой и второй группах последов вательностей, Выходное напряжение в этой зоне показано эпюрой Б, . Часть 61 интервала с,. -ссоотве увует подключению к обмотке 16 напряжения,81равного -Б, от фазного напряжения фазы В питающей сети, минимальное мгновенное значение которого фиксируется выходом Е- датчика минимальноВго мгновенного значения фазного напряжения (диаграмма управления ключами по второй группе последовательностей - фиг. 2), в течение части 62 этого интервала обмотка 16 закорачивается (диаграмма управления ключами по первой группе последовательностей - фиг, 1). В дальнейшем аналогично: во время пауз, когда напряжение на обмотке равно нулю, ключи 1- 1513417 08 1 О 9го напряжения между фазами А и В(ЕА"- 1), В результате линейное напряжение между фазами А и В делитсяпополам между обмотками 16 и 17,т.е. на обмотке 16 выделяется положительное напряжение, равное1-Б, Обмотка 18 закорачивается ключом 15. На интервале с - по-прежне 2 3му действует максимальное линейное 10напряжение между фазами А и В (Е =1),При этом замыкаются ключи 1,7 и 12,в результате чего обмотки 17 и 18параллельно подключаются к Фазномупроводу фазы В, а обмотка 16 - к фазному 15проводу Фазы А. Поэтому напряжениеП между Фазами А и В делится междуобмоткой 16 и параллельно соединенными обмотками 17 и 18 в отношении 2/3:1/3 и на обмотке 16 выделяется напря2жение, равное -Б , положительной полярности, Далее на интервалев результате замыкания ключей 1,10 и13 на обмотке 16 выделяется напряжение положительной полярности равноепо величине 1Потом снова на интервале 1 -Т - напряжение равноеБ13 "-У , На интервале с -с в результате5 бзаикания ключей 5,7 и 13 обмотка 16закорачивается ключом 5 и напряжение,на ней оказывается равным нулю, Далеена интервале С -С аналогичным замыканием ключей с учетом сигналов навыходах ЕАВ, ЕВс Есд ЕЬ Ес .А датчиков на обмотке 16 формируется на -пряжение отрицательной полярности,по числу ступенек и по величине напряжения повторяющее положительнуюполуволну и т.д, Для получения промежуточных значений выходного напря 2 2жения в третьей зоне (-У - -Б,) так 3 3 45же используют метод ШИР, при которомдлительность подключения обмоток двигателя к фазным проводам питающейсети фаз А,В,С регулируется так, чтов течение каждого из интервалов г.,-гС-с , часть интервала обмоткиоказывается подключенной к одномуиз указанных линейных напряжений Б(управление ключами 1-15 осуществляют с помощью третьей группы последовательностей импульсов - временныедиаграммы фиг. 4), остальную частьинтервала обмотка оказывается подключенной к одному из указанных фазных напряжений 11 (управление ключами осуществляют с помощью второйгруппы последовательностей импульсов - временные диаграммы фиг, 2),В результате диаграммы управленияключами в этой зоне соответствуютфиг. 6, где временные диаграммы(2-3)Х, в (2-3)Х 5 означают, что каждаяиз последовательностей импульсов получена на второй и третьей группахпоследовательностей, Выходное напряжение в этой зоне показано эпюрой У на фиг. б. Здесь часть 63 интервала соответствует подключению к об 1мотке 16 напряжения, равного -Ботлинейного напряжения между фазамиВ и С питающей сети, минимальноемгновенное значение которого Фиксируется выходом Е- датчика минимальногомгновенного значения линейного напряжения (диаграмма управления ключамипо третьей группе последовательностей - Фиг, 4), в течение части 64этого интервала обмотка 16 подключа 1ется к напряжению, равному -Бч от/Фазного напряжения фазы В питающейсети (диаграмма управления ключамипо второй группе последовательностей - Фиг2), В дальнейшем аналогично: во время пауз, когда к обмоткам прикладываются фазные напряжения, ключи 1-15 управляются подиаграммам второй группы последовательностей импульсов (фиг, 2), вовремя импульсов, когда к обмоткамприкладываются линейные напряжения,ключи 1-15 управляются по диаграммам третьей группы последовательностей импульсов (фиг, 4 и 5),Схема блока управления преобразователем, реализующего способ управления, приведена на Фиг, 9, Она работает следующим образом.Задающий генератор 19 Формируетпоследовательность коротких импульсов с частотой в 12 раз превышающейчастоту управления Я (временная диаграмма 19 на Фиг, 1). Распределитепь 20 импульсов выдает на выходах7 -У шесть последовательностей пря 1 6моугольных импульсов длительностью150 эл. град, сдвинутых между собой на 60 эл. град , которые поступают на входы первого 40, третьего42 и четвертого 44 логических блоков. На выходах 1 Х,Ф 1 Хч, 1 Х 1 и1 Х , 1 Х 1 Х,5 блока 40 Формируются1 13417 импульсы первой группы последовательностей по диаграммам, изображенным на фиг. 1, Первый логический блок 40, выполняющий такое формирование, включает шесть логических ячеек 2 И, одну логическую ячейку 6 ИЛИ и одну логическую ячейку НЕ, Функционирование блока 40 представлено на схеме, изображенной на фиг. 10. На выходах 4 Х, 4 Х блока 43 формируются импульсы четвертой группы последовательностей по диаграммам, изображенным на фиг. 7. Четвертый логический блок 43, выполняющий такое формирова ние, включает шесть логическик ячеек НЕ, шесть логических ячеек 2 И и три логических ячейки 2 ИЛИ. Функционирование блока 43 представлено на схеме, изображенной на фиг, 10. Выходные сигналы блоков 40 и 43 поступают на входы пятого логического блока 44, Задающий генератор 19 формирует импульсы низкой частоты и управляется по частоте с регулируемого вы хода 37 источника 36 постоянного напряжения, При нулевом значении напряжения на выходе 37 источника 36 постоянного напряжения 36 частота задающего генератора 19 минимальна. Гене ратор 38 пилообразного напряжения высокой частоты формирует на своем выкоде 39 линейно спадающее напряжение, которое, суммируясь с нулевым напряжением на выходе 37 источника 36 постоянного напряжения, поступает на вторые входы компараторов 21 и 22, Амплитуда пилообразного напряжения равна опорному напряжению Пподаваемому на первый вход первого ком паратора 21 (диаграмма,Узз на фиг, 14), На прямом выходе 45 компаратора 21 действует нулевой уровень напряжения, на обратном выходе 46 - единичный уровень (интервал С -С на фиг. 14), Уровни опорных напряжений 11и П з больше У , и поэтому на прямых выходах 47 и 49 компараторов 22 и 23 также действуют нулевые, а на обратных выходах 48 и 50 - единич, ные уровни напряжения. Эти напряжения подаются на входы второго и пятого логических блоков 41 и 44. Пятый логический блок 44 (фиг. 13), формирующий импульсы управления, подаваемые на управляющие зажимы ключей 1- 15, состоит из 15 отдельных логических схем по числу ключей с;ловой 0812части. Логические схемы для ключей1-3, 6-8, 11-13 состоят из двух логических ячеек 3 И и одной логической ячейки 2 ИЛИ, Логические схемы для ключей 4,5,9,10,14 и 15 состоят из двух логических ячеек ЗИ, одной логической ячейки 2 И и одной логической ячейки ЗИЛИ, При подаче нулевого уровня напряжения с выхода 45 первого компаратора 21 на выходах логических схем блока 44, подключаемых на управляющие зажимы ключей 1-3, 6-8, 11-13, также нулевые уровни и соответствующие ключи заперты (разомкнуты), На выходах логических схем для ключей 4,5,9,10,14 и 15 за счет открытой логической ячейки 2 И от единичного уровня с выхода 46 первого компаратора 21 (фиг. 9) появляются сигналы первой группы последовательностей (фиг. 1), В результате на обмотках 16- 18 двигателя напряжения сказывается равным нулю Второй логический блок 41, служащий для коммутации сигналов от датчиков 24-35 мгновенного значения напряжений, изображен на фиг. 11. Он состоит из двенадцати логических ячеек 2 И, двенадцати логических ячеек 2 ИЛИ и двух логических ячеек ЗИ, При подаче нулевого уровня напряжения с выхода 47 и единичного уровня с выхода 48 второго компаратора 22 прохождение сигналов с выходов Е , Е , Епью Е-, Е-, Е- датчиков 30-35 мгновенноАВф ВСфго значения линейных напряжений запрещается, а сигналов Ед, Е , Е, Ед, Е-, Е- датчиков 24-39 мгновенного значения фазных напряжений 24- 29 разрешается и они попадают на выходы 51-58 второго логического блока, 41 и далее на входы третьего логического блока 42. Блок 42 состоит из 27 логических ячеек 2 И, 12 логических ячеек 2 ИЛИ и 6 логических ячеек НЕ и предназначен для формирования импульсов второй и третьей групп последовательностей, В результате воздействия сигналов с выходов 51-58 и сигналов 7 -У на выходах блока 42 появляютсяаимпульсы, соответствующие логическим выражениям второй группы последовательностей. В результате действия на входе 45 блока 44 нулевогс уровня напряжения прохождения сигналов 2 Х,-2 Х - от блока 42 запрещается и на выходах 1-15 блока 42 оказываются сигналы первой группы последователь13ностей. При повышении напряжения навыходе 37 источника 36 постоянногонапряжения в пределах 0-11результирующее напряжение на выходе 39 генератора 38 пилообразного напряженияповышается. На фиг. 14 диаграмма 11,на интервале с, -с показывает на -пряжение, которое превышает опорноенапряжение 11 , подаваемое на первыйопвход первого компаратора 21, Компаратор 21 срабатывает и на его выходе45 появляются кратковременные импульсы единичного, а на инверсном 46 -нулевого уровня напряжения (диаграммы Ц Б 4 на фиг, 14). Тогда в течение импульсов единичного уровня отпираются логические ячейки ЗИ блока44 (фиг. 13), на которые подключенинверсный выход 50 третьего компаратора 23, так как на этом выходе наинтервале С,-с действует единичныйуровень напряжения (фиг, 9,13 и 14),В результате во время единичных импульсов на входах 45 этих ячеек повходам 4 ХХз проходят на выходдля управления ключами 1-15 импульсы четвертой группы последовательностей (фиг, 7), во время нулевых уровней на входах 45 прохождение этихимпульсов запрещается и, так как навходах 46 логических ячеек 2 И блока44 в это время действуют единичныеуровни напряжения, то на ключи 1-15поступают импульсы первой группы последовательностей 1 Х - 1 Х Таким образом, на интервале с,-С на управление ключами 1-15 подаются импульсыпо диаграммам (1-4)Х в (1-4)Х, и наобмотке 16 двигателя формируется напряжение (фиг. 8), При этом реализуется циклический способ управленияпри непосредственном преобразованиичастоты,При достижении напряжения на выходе 37 первого источника 36 постоянного напряжения величины, равнойЧ лРаПаз Б , При достижениинапряжением на выходе 37 источника36 постоянного напряжения величиныоРоп1.1 опзП) третий компаратор опрокидывается, на его выходе 49единичный, а на выходе 50 нулевойуровень (интервал с -с на фиг, 14),поэтому в течение импульсов единичного уровня на прямом выходе 45 первого компаратора 21 отпираются те логические ячейки ЗИ блока 52 (фиг. 13)на которые подключен прямой выход 4914 1708 третьего компаратора 23. В результате во время единичных импульсов на входах 45 этих ячеек по входам 2 Х, -2 Х, проходят на выход для управления ключами 1-15 импульсы второйгруппы последовательностей (фиг. 2),Во время нулевых уровней на входах45 прохождение этих импульсов запрещается и так как на входах 46 логических ячеек 2 И блока 44 в это время действуют единичные уровни напряжения, то на выходы 1-15 поступают импульсы первой группы последовательностей 2 Х,-2 ХТак как на выходе 47 второго компаратора 22 по-прежнему в течение интервала времени с-с (фиг. 14) 15 сохраняется нулевой, а на выходе 48 -единичный потенциал, то на выходы51-57 второго логического блока 41 идалее на входы третьего логического блока 42 проходят сигналы Ед, Ео, Е , ЕА, Е, Е; от датчиков 25-30 мгновенного значения фазных напряжений, В результате на выходах тре 25 тьего логического блока появляютсяимпульсы 2 Х,-2 Х, второй группы последовательностей (фиг, 2). Поэтому на интервале с -с на входы 2 Х -2 Х логических ячеек ЗИ блока 44подаются только импульсы второй груп 30 пы последовательностей.Таким образом, на интервале с - сна управление ключами.1-15 подаются 35импульсы по диаграммам (1-2)Х -(1- 2) Х и на обмотке 16 двигателя формируется напряжение (фиг. 3). Приэтом реализуется инверторный способуправления. При достижении суммарнымнапряжением на выходе 39 .генератора.38 пилообразного напряжения величины У, (момент с э на фиг. 14) длительность 61 импульса (фиг, 3) становится максимальной, а длительность62 паузы - равной нулю (интервалс -с на фиг. 14). Кривая напряженйя на обмотке 16 двигателя приобретает вид, изображенный на фиг. 2, 50Это верхний предел второй зоны. Приэтом на выходе 45 первого компаратора 21 устанавливается единичный, ана выходе 46 - нулевой потенциалы,Тогда оказываются запертыми логичесские ячейки 2 И логических схем для 55ключей 4,5,9,10,14,15 блока 44(фиг. 13), и импульсы первой группыпоследовательностей 1 ХХ, на управление ключами поступать не будут.15 13Запертыми окажутся также логическиеячейки ЗИ, на вход которых подключенвыход 50 третьего компаратора 23,так как на этом выходе продолжаетдействовать нулевой потенциал, Поэтому импульсы четвертой группы последовательностей 4 Х,-4 Х также небудут поступать на управление ключами, Открытыми единичным потенциаломс выхода 49 третьего компаратора 23останутся только те логические ячейки ЗИ блока 44, на вход которых подаются импульсы второй 2 Х,-2 Х, итретьей ЗХ -ЗХ групп последователь 15костей.При превышении суммарным напряжением на выходе 39 генератора 38уровня Бд начинает срабатыватьвторой компаратор 22 и на его прямомвыходе 47 появляются кратковременныеимпульсы единичного, а на инверсном48 - нулевого уровня напряжения (диаграммы У,7,118, интервал С -т на4 бфиг, 14), Тогда в течение импульсовединичного уровня на выходе 47 второго компаратора 22 разрешается прохождение сигналов с выходов ЕА ЕвсФЕ, Е,-, Е - , Е;,датчиков 30-35мгновенного значения линейных напряжений на выходы 51-58 второго логического блока 41 и далее на входытретьего логического блока 42, Прохождение сигналов Е, Ев, Е , ЕдЕ-, Е- с выходов датчиков 24-28Вф смгновенного значения Фазных напряжений запрещается нулевым уровнем.навыходе 48 второго компаратора 22,При изменении уровней напряжения навыходах компаратора 22 на обратныеразрешается прохождение сигналов свыходов датчиков 24-29 и запрещаетсяпрохождение сигналов с выходов датчиков 30-35, В результате на выходахтретьего логического блока 42 появляются поочередно то импульсы 2 Х 2 Х второй, то импульсы ЗХ,-ЗХ зтретьей групп последовательностей.Т. е, на интервале С - на управление ключами 1-15 подаются импульсыпо диаграммам (2-3)Х-(2-3)Х и наобмотке 16 двигателя формируется напряжение (Фиг, 6). При этом также реализуется инверторный способ управления,При достижении суммарным напряжением на выходе 39 генератора 38 величины ЗБ (момент с на фиг. 14)длительность 63 импульса (0 иг. 6)становится максимальной, а длитель 41708 16 20 25 30 35 40 50 55 5 10 15 ность 64 паузы - равной нулю интервал с -с на фиг. 14). Кривая напряжения на обмотке 16 двигателя приобретает вид, изображенный на фиг. 5, Это верхний предел третьей зоны, Таким образом, в результате главного повышения напряжения на выходе 37 источника 36 постоянного напряжения выходное напряжение на обмотке 16 двигателя также возрастает2 гот нуля до - 130. При этом форма его3последовательно приобретает вид, изображенный на фиг. 1, фиг. 8, фиг. 7, фиг. 3, фиг. 2, фиг. 6, фиг, 5, сохраняя близкой к синусоидальной форму и отсутствие ступенек, вызывающихшаговый режим. Кроме того, в результате принятой границы смены алгоритмов управления сохраняется во всемдиапазоне регулирования равномерныйи минимальный нагрев обмоток двигателя при частотном управлении,При главном снижении управляющегонапряжения на выходе 37 процессы посхеме повторяются в обратном порядке,Использование изобретения позволяет повысить качество кривой токав обмотке частотно-управляемого асинхронного двигателя во всем диапазонерегулирования. Кроме того, во всемрегулировании поддерживается равномерный ход двигателя, в особенности на низких частотах,Формула изобретения 1, Способ формирования квазисинусоидального тока в трехфазной нагрузке путем попеременного с регулируемой частотой и широтно-регулируемого по длительности подключения фаз нагрузки с помощью полностью управ ляемых ключей с двусторонней проводимостью между линейными проводамитрехфазной питающей сети, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюулучшения гармонического составатока нагрузки, вводят с помощью дополнительных ключей подключения фазнагрузки между линейными и нулевым проводами питающей сети и дополнительные короткие замыкания этих фаз, контролируют с помощью датчиков максимальные и минимальные мгновенные значения фазных и линейных напряжений питающей сети и Формируют для управления ключами три группы